يُعتبر علم الفيزياء أحد العلوم الهامة التي تدرس جميع العناصر الموجودة في البيئة، حيث يتناول تركيب المادة والتفاعلات التي تحدث بين عناصرها. يُعرف الفيزياء أحيانًا بأنه علم الحركة والطاقة، ويتطرق إلى دراسة الأجسام التي تتعرض لقوى معينة، بالإضافة إلى دراسة الظواهر الطبيعية والقوى النووية. في هذا المقال، سوف نستعرض بحثًا حول الصوت في الفيزياء للمرحلة الثانوية الثالثة.
بحث حول الصوت في الفيزياء
تعرف الفيزياء الصوت بأنه موجة طولية أو ترددية تحتاج إلى وسط مادي لنقل الصوت. إذا كانت موجات الصوت تتجه في نفس اتجاه اهتزازها، فإنها تُعرف بموجات الصوت الميكانيكية الطولية. أما إذا كانت موجات الصوت تنتشر عموديًا على اتجاه الاهتزاز، فتُسمى موجات مستعرضة.
خصائص الأمواج الصوتية
تتميز الأمواج الصوتية بعدد من الخصائص، ويمكن التعرف عليها من خلال النقاط التالية:
- الطول الموجي: هو المسافة بين تخلخلين متتابعين أو تضاغطين متتابعين، ويُقاس بوحدات الطول مثل المتر.
- الزمن الدوري: هو الزمن الذي يستغرقه الصوت لتوليد طول موجي كامل لعبور نقطة معينة، ويُقاس بوحدات الزمن مثل الثانية.
- التردد: يُعرف التردد بأنه عدد الموجات الكاملة التي تمر عبر نقطة معينة في زمن محدد، ويُقاس بوحدة الهيرتز.
- السعة: تتشكل الموجات الصوتية نتيجة زيادة الضغط بين التخلخلات (التي تعني انخفاض الضغط)، مما يؤدي إلى تأرجح الضغط في الوسيط الذي تنتقل عبره الموجة الصوتية.
سرعة الصوت في الأوساط السائلة أكبر من تلك في الأوساط الغازية، كما أن سرعتها في الأوساط الصلبة تفوق سرعتها في الأوساط السائلة أو الغازية. يمكن حساب سرعة انتشار الصوت من خلال ضرب طول الموجة في ترددها.
وحدة قياس شدة الصوت
توجد نوعان لوحدات القياس؛ الوحدة الثابتة مثل المتر والكلفن والكيلوغرام، ووحدة قياس متغيرة مثل الديسيبل. يتفاوت قياس الديسيبل من وسط لآخر، أي أن وحدته في الماء تختلف عن تلك في الهواء.
نطاق السمع لدى الإنسان
يشير نطاق السمع إلى شدة الصوت التي يمكن للإنسان سماعها، حيث يعتمد ذلك على درجة الصوت وشدته. تُقاس الشدة بالديسيبل بينما تقاس درجة الصوت بالهيرتز.
يمكن للإنسان الطبيعي سماع أصوات تتراوح درجاتها بين 20 هيرتز و20000 هيرتز، دون أن تحدث إزعاجًا، إلا أن حاسة السمع تكون أكثر حساسية للأمواج الصوتية بين 2000 و5000 هيرتز.
أما من حيث شدة الصوت، فيمكن للإنسان الطبيعي سماع أصوات تتراوح من 0 إلى 85 ديسيبل، وأي صوت يفوق هذه الدرجة قد يكون خطيرًا على حاستي السمع وقد يتسبب في تلف تدريجي للسمع.
رغم مدى السمع الواسع الذي يتمتع به الإنسان، إلا أنه لا يمكنه سماع جميع الأصوات، إذ توجد أصوات معينة تقع خارج نطاق سمعه، مثل صوت صفارة الكلاب، حيث تتمتع الكلاب بمدى سمعي أكبر من ذلك الذي يمتلكه الإنسان.
أهمية الصوت
يعتبر الصوت وسيلة فعالة للتواصل بين الأفراد، حيث يلعب دورًا جوهريًا في التعبير عن المشاعر مثل الخوف والغضب والامتنان، ويسهم في الكشف عن ميول الفرد واتجاهاته، بالإضافة إلى حالته المزاجية.
بهذا نكون قد توصلنا إلى نهاية مقالنا الذي تناول بحثًا حول الصوت في الفيزياء، حيث استعرضنا تعريف الصوت وخصائص الموجات الصوتية، وكذلك نطاق السمع لدى الإنسان.